JPH0690923B2 - 水素吸蔵電極の製造法 - Google Patents
水素吸蔵電極の製造法Info
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- JPH0690923B2 JPH0690923B2 JP62008500A JP850087A JPH0690923B2 JP H0690923 B2 JPH0690923 B2 JP H0690923B2 JP 62008500 A JP62008500 A JP 62008500A JP 850087 A JP850087 A JP 850087A JP H0690923 B2 JPH0690923 B2 JP H0690923B2
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- JP
- Japan
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- hydrogen storage
- electrode
- metal layer
- alloy
- battery
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/242—Hydrogen storage electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電解液中で水素を可逆的に吸蔵・放出する水素
吸蔵合金を負極材料とした水素吸蔵電極の製造法に関す
るもので、とくに、酸化ニッケル正極と組み合せて構成
される密閉形ニッケル−水素蓄電池に関する。
吸蔵合金を負極材料とした水素吸蔵電極の製造法に関す
るもので、とくに、酸化ニッケル正極と組み合せて構成
される密閉形ニッケル−水素蓄電池に関する。
従来の技術 水素吸蔵合金に対する水素の吸蔵・放出を電気化学的に
行なわせることにより、２次電池の負極材料として使用
できる。このうち、常温付近で水素の吸蔵・放出が可能
で、吸蔵量・放出量の多い合金を選択し、負極材料とす
ることにより、放電電気量の多い水素吸蔵電極が可能に
なる。したがって、たとえば酸化ニッケル正極と組みあ
わせることにより、エネルギー密度の大きなアルカリ蓄
電池が期待できる。このような背景から、水素吸蔵電極
を用いる高容量蓄電池が注目を集めている。この種の電
極においては水素吸蔵合金の耐食性、充放電による微粒
化などによる放電容量の低下、さらに酸化ニッケル正極
と組みあわせた密閉電池系においては、過充電時に正極
から発生する酸素の吸収能力が低下し、電池内圧の上昇
を招くなどの問題があり、実用化を阻害していた。
行なわせることにより、２次電池の負極材料として使用
できる。このうち、常温付近で水素の吸蔵・放出が可能
で、吸蔵量・放出量の多い合金を選択し、負極材料とす
ることにより、放電電気量の多い水素吸蔵電極が可能に
なる。したがって、たとえば酸化ニッケル正極と組みあ
わせることにより、エネルギー密度の大きなアルカリ蓄
電池が期待できる。このような背景から、水素吸蔵電極
を用いる高容量蓄電池が注目を集めている。この種の電
極においては水素吸蔵合金の耐食性、充放電による微粒
化などによる放電容量の低下、さらに酸化ニッケル正極
と組みあわせた密閉電池系においては、過充電時に正極
から発生する酸素の吸収能力が低下し、電池内圧の上昇
を招くなどの問題があり、実用化を阻害していた。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では前述したような課題が残され
ているため、サイクル寿命の低下、密閉電池においては
電解液の漏液という現象が現われた。本発明はこのよう
な問題点を解決するために、合金表面の耐食性を向上さ
せると共に、さらに、耐食性が向上した合金表面に金属
層を形成させることにより、酸素ガス吸収特性を向上さ
せることで、長期間安定な特性を示す電池を提供するこ
とを目的とするものである。
ているため、サイクル寿命の低下、密閉電池においては
電解液の漏液という現象が現われた。本発明はこのよう
な問題点を解決するために、合金表面の耐食性を向上さ
せると共に、さらに、耐食性が向上した合金表面に金属
層を形成させることにより、酸素ガス吸収特性を向上さ
せることで、長期間安定な特性を示す電池を提供するこ
とを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明においては、水素吸
蔵合金粉末を金属多孔体内に充填するか、あるいは金属
多孔体の両面に塗着することにより形成された水素吸蔵
合金層をもつ電極を、アルカリ水溶液中に浸漬し、水
洗，乾燥する工程と、ついで、極板表面に金属層を形成
させる工程と、その後加圧プレスする工程とから電極を
構成したものである。
蔵合金粉末を金属多孔体内に充填するか、あるいは金属
多孔体の両面に塗着することにより形成された水素吸蔵
合金層をもつ電極を、アルカリ水溶液中に浸漬し、水
洗，乾燥する工程と、ついで、極板表面に金属層を形成
させる工程と、その後加圧プレスする工程とから電極を
構成したものである。
作用 この構成により、まず合金粉末の表面が酸化され、薄い
酸化膜が形成される。その結果、電極中の合金は充放電
を繰り返し、あるいは過充電時に正極から発生する酸素
による酸化が合金内部まで進行することが制御される。
したがって、放電電圧，放電容量の低下が少なくなる。
つぎに、極板表面に金属層を形成することにより、極板
表面の電子伝導性が向上し、酸素のガス吸収反応が保進
されると同時に、合金と酸素の直接接触することが少な
くなり、合金の酸化が抑制される。さらに、金属層を形
成した後に加圧プレスを行うことで、合金層と金属層と
の結着力を向上させると同時に、各々合金層，金属層の
強度を高めることが可能になる。
酸化膜が形成される。その結果、電極中の合金は充放電
を繰り返し、あるいは過充電時に正極から発生する酸素
による酸化が合金内部まで進行することが制御される。
したがって、放電電圧，放電容量の低下が少なくなる。
つぎに、極板表面に金属層を形成することにより、極板
表面の電子伝導性が向上し、酸素のガス吸収反応が保進
されると同時に、合金と酸素の直接接触することが少な
くなり、合金の酸化が抑制される。さらに、金属層を形
成した後に加圧プレスを行うことで、合金層と金属層と
の結着力を向上させると同時に、各々合金層，金属層の
強度を高めることが可能になる。
以上のような作用により、負極寿命の向上が図れ、電池
での問題点が解決されることで、長寿命の電池を可能に
することとなる。
での問題点が解決されることで、長寿命の電池を可能に
することとなる。
実施例 純度99.5％以上のランタン（La）、ニッケル（Ni）、コ
バルト（Co）、マンガン（Mn）、希土類元素含有量が9
8.5％以上のミッシュメタル（Mm）を用いて、合金組成
がLa0.3Mm0.7Ni3.5Co1.2Mn0.3になるように各々の金属
を秤量し、アーク溶解炉を用いて合金を作製した。この
合金を真空熱処理炉により温度1050℃、真空度10-2Torr
以下に保持し、６時間熱処理を行った。冷却後、粉砕し
て、400メッシュ以下の粉末にした。
バルト（Co）、マンガン（Mn）、希土類元素含有量が9
8.5％以上のミッシュメタル（Mm）を用いて、合金組成
がLa0.3Mm0.7Ni3.5Co1.2Mn0.3になるように各々の金属
を秤量し、アーク溶解炉を用いて合金を作製した。この
合金を真空熱処理炉により温度1050℃、真空度10-2Torr
以下に保持し、６時間熱処理を行った。冷却後、粉砕し
て、400メッシュ以下の粉末にした。
この粉末100gに対して、1.5重量％のポリビニルアルコ
ールの水溶液を25gの割合で混合して、泥状のペースト
とした。このペーストを多孔度94〜96％の発泡状ニッケ
ル多孔体（寸法260×38mm、厚さ0.9mm）内へ均一に充填
し乾燥した。
ールの水溶液を25gの割合で混合して、泥状のペースト
とした。このペーストを多孔度94〜96％の発泡状ニッケ
ル多孔体（寸法260×38mm、厚さ0.9mm）内へ均一に充填
し乾燥した。
その後、これらの極板を60℃に加温された濃度30重量％
のか性カリ水溶液中に５時間浸漬し、その後、水洗，乾
燥した。以上の構成で極板を作製し、ついで化学メッキ
法，無解メッキ法、あるいは金属粉末とポリビニルアル
コールの水溶液で混練したペーストなどを用いて、極板
表面にニッケル，銅，銀の金属層を形成した。その後、
加圧プレスを行ない負極とした。比較のために金属層を
形成しない負極，加圧プレスを行なった後金属層を形成
した負極，アルカリ処理を行なわずに金属層を形成し、
加圧プレスを行なった負極などａ〜ｋを構成した。詳細
な構成条件を第１表に示す。
のか性カリ水溶液中に５時間浸漬し、その後、水洗，乾
燥した。以上の構成で極板を作製し、ついで化学メッキ
法，無解メッキ法、あるいは金属粉末とポリビニルアル
コールの水溶液で混練したペーストなどを用いて、極板
表面にニッケル，銅，銀の金属層を形成した。その後、
加圧プレスを行ない負極とした。比較のために金属層を
形成しない負極，加圧プレスを行なった後金属層を形成
した負極，アルカリ処理を行なわずに金属層を形成し、
加圧プレスを行なった負極などａ〜ｋを構成した。詳細
な構成条件を第１表に示す。
つぎに、酸化ニッケル正極として、公知の方法で得られ
た発泡式ニッケル正極（理論充填電気量2970〜3080mA
h）を用い、セパレータにはポリアミド不織布、電解液
に水酸化リチウムを30g/l溶解した30重量％のか性カリ
水溶液を使用し、前記負極ａ〜ｋと組みあわせ、公称容
量2.8Ahの単２サイズ（Ｃサイズ）の密閉形ニッケル−
水素蓄電池Ａ〜Ｋを構成した。
た発泡式ニッケル正極（理論充填電気量2970〜3080mA
h）を用い、セパレータにはポリアミド不織布、電解液
に水酸化リチウムを30g/l溶解した30重量％のか性カリ
水溶液を使用し、前記負極ａ〜ｋと組みあわせ、公称容
量2.8Ahの単２サイズ（Ｃサイズ）の密閉形ニッケル−
水素蓄電池Ａ〜Ｋを構成した。
これらの電池を20℃の一定温度下で１サイクル目の充電
を0.1℃で15時間、２サイクル目以降は0.2℃で7.5時間
の充電条件、放電はすべて0.2℃の電流で終止電圧0.9V
まで放電を続け、電池のサイクル寿命を調べた。また、
同時に電池底部に直径1.5mmの穴をあけ、圧力センサー
を取付けて、電池内の圧力変化を測定した。その結果を
第２表に示す。
を0.1℃で15時間、２サイクル目以降は0.2℃で7.5時間
の充電条件、放電はすべて0.2℃の電流で終止電圧0.9V
まで放電を続け、電池のサイクル寿命を調べた。また、
同時に電池底部に直径1.5mmの穴をあけ、圧力センサー
を取付けて、電池内の圧力変化を測定した。その結果を
第２表に示す。
この結果より、まず金属層を形成させなかった負極を用
いたＡの電池は、300サイクル経過時点で電池内圧が15.
7Kg/cm2まで上昇し、放電容量も低下した。この試験に
おいては安全弁を作動させない条件で内圧を測定した
が、実際の電池においては、安全性を考慮して10Kg/cm2
程度で安全弁が作動し、これ以上の圧力に達した場合は
ガスを放出させるようになっている。したがって、実際
の電池系においては、さらに容量低下が大きくなるもの
と考えられる。これに対して、B,C,Dの電池において
は、電池内圧の上昇も認められず、容量の低下もほとん
どなかった。また、形成された金属の種類を変化させた
場合においても、大差は認められず、金属層を形成する
ことは、過充電時に正極から発生する酸素ガスの吸収
と、水素吸蔵合金材料の腐食防止に有効であると考えら
れる。
いたＡの電池は、300サイクル経過時点で電池内圧が15.
7Kg/cm2まで上昇し、放電容量も低下した。この試験に
おいては安全弁を作動させない条件で内圧を測定した
が、実際の電池においては、安全性を考慮して10Kg/cm2
程度で安全弁が作動し、これ以上の圧力に達した場合は
ガスを放出させるようになっている。したがって、実際
の電池系においては、さらに容量低下が大きくなるもの
と考えられる。これに対して、B,C,Dの電池において
は、電池内圧の上昇も認められず、容量の低下もほとん
どなかった。また、形成された金属の種類を変化させた
場合においても、大差は認められず、金属層を形成する
ことは、過充電時に正極から発生する酸素ガスの吸収
と、水素吸蔵合金材料の腐食防止に有効であると考えら
れる。
一方、アルカリ処理工程を省略した負極を用いたＥの電
池は前述したＡの電池と同様に電池内圧の上昇，放電容
量の低下が認められ、アルカリ処理工程は本発明におい
て重要な工程であると言える。
池は前述したＡの電池と同様に電池内圧の上昇，放電容
量の低下が認められ、アルカリ処理工程は本発明におい
て重要な工程であると言える。
金属の形成方法、形成させた金属の種類を変化させたF,
G,H,I,Jの電池においても、良好な充放電特性を示し、
形成方法，金属の種類によってもほとんど差が認められ
なかった。
G,H,I,Jの電池においても、良好な充放電特性を示し、
形成方法，金属の種類によってもほとんど差が認められ
なかった。
負極の製造工程を変化させたＫの電池の場合は、Ｊの電
池と比較すれば明らかなように、加圧プレス工程後、金
属層を形成した場合には充放電、特性に差が生じた。こ
の原因は合金層と金属層との密着性が悪いことと金属層
が緻密にならないため、電子伝導性の低下と、合金の保
護作用の低下とが起こり、ガス吸収特性の劣化、放電容
量の低下につながったものと考えられる。
池と比較すれば明らかなように、加圧プレス工程後、金
属層を形成した場合には充放電、特性に差が生じた。こ
の原因は合金層と金属層との密着性が悪いことと金属層
が緻密にならないため、電子伝導性の低下と、合金の保
護作用の低下とが起こり、ガス吸収特性の劣化、放電容
量の低下につながったものと考えられる。
以上、実施例に示したように本発明は長寿命の水素吸蔵
電極を提供するものである。
電極を提供するものである。
発明の効果 以上のように本発明によれば、水素吸蔵電極をアルカリ
処理工程と金属層の形成、その後の加圧プレス工程を行
なうことにより、酸素ガス吸収特性の向上と、長期間安
定に維持することが可能になると同時に、水素吸蔵合金
の酸素による酸化を抑制でき、長寿命の電極の提供が可
能になるという効果が得られる。
処理工程と金属層の形成、その後の加圧プレス工程を行
なうことにより、酸素ガス吸収特性の向上と、長期間安
定に維持することが可能になると同時に、水素吸蔵合金
の酸素による酸化を抑制でき、長寿命の電極の提供が可
能になるという効果が得られる。
なお、実施例においては金属多孔体として発泡状ニッケ
ル多孔体を用い、その内部へ水素吸蔵合金粉末を充填し
た電極について示したが、金属多孔体として鉄製のパン
チングメタルニッケルメッキしたものを使用して合金粉
末を主体とするペーストをその両面に塗着して得られた
電極についても同様の効果が得られた。
ル多孔体を用い、その内部へ水素吸蔵合金粉末を充填し
た電極について示したが、金属多孔体として鉄製のパン
チングメタルニッケルメッキしたものを使用して合金粉
末を主体とするペーストをその両面に塗着して得られた
電極についても同様の効果が得られた。
Claims (3)
- 【請求項１】水素を可逆的に吸蔵・放出する水素吸蔵合
金を負極材料として用いる水素吸蔵電極において、前記
合金粉末を金属多孔体内に充填するかあるいは金属多孔
体の両面に塗着して電極を構成し、ついで、アルカリ水
溶液中に浸漬し、水洗，乾燥する工程と、この電極の表
面に金属層を形成させる工程と、その後に加圧プレスす
る工程を有する水素吸蔵電極の製造法。 - 【請求項２】前記金属層がニッケル，銅，銀の群から選
ばれた１種の金属である特許請求の範囲第１項に記載の
水素吸蔵電極の製造法。 - 【請求項３】金属層が化学メッキ，電解メッキ又は金属
粉末と結着剤および溶媒を混練して得られるペーストを
塗着することにより形成されたものである特許請求の範
囲第１項に記載の水素吸蔵電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62008500A JPH0690923B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 水素吸蔵電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62008500A JPH0690923B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 水素吸蔵電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63175340A JPS63175340A (ja) | 1988-07-19 |
| JPH0690923B2 true JPH0690923B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=11694838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62008500A Expired - Lifetime JPH0690923B2 (ja) | 1987-01-16 | 1987-01-16 | 水素吸蔵電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690923B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100820229B1 (ko) | 2007-06-18 | 2008-04-08 | 삼성전기주식회사 | 수소 발생 장치와 그 제조방법 및 연료전지 발전 시스템 |
-
1987
- 1987-01-16 JP JP62008500A patent/JPH0690923B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63175340A (ja) | 1988-07-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |